淺談樹(shù)脂砂造型線的電氣控制

武際花

摘要：樹(shù)脂砂造型線采用西門(mén)子SIMATICS7-200、S7-300、S7-400可編程控制器對(duì)整個(gè)輥道線和造型圈進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)整條造型線的自動(dòng)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；自動(dòng)控制 ；造型線；監(jiān)控系統(tǒng)

一、系統(tǒng)概述：

鑄鍛廠樹(shù)脂砂造型線是為滿足WD615歐2機(jī)體毛坯鑄件供應(yīng)而上的一條線，這條線從理論論證、車(chē)間基建施工、設(shè)備定做、安裝、調(diào)試到正常生產(chǎn)僅用了不到一年的時(shí)間。整條線全部采用國(guó)產(chǎn)名牌設(shè)備，電控系統(tǒng)一律要求采用西門(mén)子產(chǎn)品。投產(chǎn)后，年產(chǎn)合格WD615歐2機(jī)體毛坯6萬(wàn)臺(tái)，滿足了主機(jī)廠的需要。

二、系統(tǒng)組成及工藝流程簡(jiǎn)介

1.系統(tǒng)組成：

整條樹(shù)脂砂造型線由四大部分組成：混砂機(jī)系統(tǒng)、造型圈系統(tǒng)、鑄型輸送輥道系統(tǒng)和舊砂再生系統(tǒng)，由于混砂機(jī)系統(tǒng)和舊砂再生系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，本文將不做介紹。

（1）造型圈系統(tǒng)：

造型圈系統(tǒng)共有兩套，分別造機(jī)體的上下蓋型和兩個(gè)側(cè)面型，兩套設(shè)備除了模具不同其他完全相同，每套設(shè)備主要由造型振實(shí)臺(tái)、兩臺(tái)轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)、翻轉(zhuǎn)托板機(jī)和翻轉(zhuǎn)起模機(jī)組成。其工作過(guò)程為：通過(guò)混砂機(jī)放出的樹(shù)脂砂進(jìn)入造型振實(shí)臺(tái)的模具內(nèi)，振實(shí)后通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)運(yùn)到翻轉(zhuǎn)托板機(jī)上，加上托板后進(jìn)入翻轉(zhuǎn)起模機(jī)內(nèi)，通過(guò)振動(dòng)起模，將造出的砂型和模具分開(kāi)，模具通過(guò)另一臺(tái)轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)回到振實(shí)臺(tái)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，砂型放在托板上，進(jìn)入輥道線。

（2）鑄型輸送輥道系統(tǒng)：

鑄型輸送輥道系統(tǒng)主要由兩臺(tái)砂型表干爐、三條砂型冷卻道、兩條研箱輥道、一條托板返回輥道、一條澆注輥道、一條套箱返回輥道、五條鑄型冷卻道、一條底板返回輥道、七臺(tái)轉(zhuǎn)載機(jī)和六臺(tái)轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)組成。其工作過(guò)程為：通過(guò)造型圈造出的砂型首先進(jìn)入砂型表干爐進(jìn)行烘干，然后進(jìn)入砂型冷卻道進(jìn)行冷卻，冷卻后進(jìn)入研箱輥道，由研箱工將芯子組研成機(jī)體砂型，進(jìn)入澆注輥道，托板則由托板返回輥道返回造型圈，砂型經(jīng)澆注后進(jìn)入鑄型冷卻道，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的冷卻后進(jìn)入落砂機(jī)打箱，打出的鑄型毛坯轉(zhuǎn)入清理工序，砂子則進(jìn)入舊砂再生系統(tǒng)，底板通過(guò)底板返回輥道回到造型圈進(jìn)行循環(huán)。

2.工藝流程簡(jiǎn)介

工藝流程過(guò)程圖如下：

三、控制系統(tǒng)硬件配置

1.鑄型輸送輥道系統(tǒng)：

由于整個(gè)輥道輸送線路較長(zhǎng)，輥道多，共有114個(gè)輥道電機(jī)，400多個(gè)接近開(kāi)關(guān)，以及5個(gè)變頻器控制轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)的快慢速等，所以選用分布式I/O控制。以S7-400作為主站，下掛5個(gè)分站，構(gòu)成了一個(gè)PROFIBUS子網(wǎng)。各站的硬件配置分別為：

主站：中央處理模塊（CPU）：CPU414-2DP；數(shù)字量輸入模塊（DI）： DI16*DC24V；數(shù)字量輸出模塊（DO）：DO16*DC24V；電源模塊 PS405，4A。

分站：接口模板（IM）：IM153-1，數(shù)字量輸入模塊（DI）：DI32*DC24V，數(shù)字量輸出模塊（DO）：DO16*AC120/230V。其中1#分站：輸入4塊，輸出4塊；2#分站：輸入4塊，輸出4塊；3#分站：輸入3塊，輸出4塊；4#分站：輸入4塊，輸出4塊；5#分站：輸入1塊，輸出2塊。

工控機(jī)配置：

工控機(jī)采用西門(mén)子公司的PG670與S7-400可編程控制器構(gòu)成PCS系統(tǒng)。

各分站各掛一臺(tái)OP270人機(jī)操作界面，完成各分站的所有手動(dòng)控制，并顯示設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)以及故障報(bào)警信息等。

2.造型圈系統(tǒng)

造型圈系統(tǒng)由于點(diǎn)數(shù)相對(duì)較少，所以以S7-300作為主站，下掛兩個(gè)分站，分別對(duì)液壓站和造型圈的其它設(shè)備的點(diǎn)進(jìn)行采集，與主站進(jìn)行通訊，構(gòu)成一個(gè)小型的PROFIBUS子網(wǎng)，各站的硬件配置為：

主站：中央處理模塊（CPU）：CPU313C-2DP； 數(shù)字量輸入模塊（DI）：DI32*DC24V；數(shù)字量輸出模塊（DO）：DO16*DC24V/0.5。電源模塊：PS307，2A。

1#分站：S7-200 CPU224，1塊；輸入輸出模塊，EM223，2塊；EM277，1塊。2#分站：S7-200 CPU224，1塊；輸入輸出模塊，EM223，1塊； EM221，1塊；EM277，1塊。

四、控制系統(tǒng)軟件構(gòu)成

系統(tǒng)軟件包括下位機(jī)PLC控制軟件和上位機(jī)人機(jī)界面軟件，組態(tài)軟件為STEP7 V5.2及WINCC V5 .1和PROTOOL V6 .0，其中STEP7 V5.2完成系統(tǒng)組態(tài)和編程，WINCC V5.1用在PC機(jī)上的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，PROTOOL完成OP270上的操作。

1.下位機(jī)PLC控制軟件

硬件的組態(tài)、各功能塊（FB或FC）的創(chuàng)建，符號(hào)表的編制等都是在STEP7 V5.2環(huán)境下完成的。整個(gè)輥道線采用步進(jìn)控制，冷卻道的選擇可用自動(dòng)識(shí)別或手動(dòng)選擇，冷道出箱打箱采用手動(dòng)控制。研箱輥道加裝獨(dú)立的手控臺(tái)，可獨(dú)立運(yùn)行一段輥道，其他設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行不受影響。造型圈運(yùn)行時(shí)，給輥道線一個(gè)運(yùn)行信號(hào)，整條線步進(jìn)運(yùn)行，當(dāng)造型圈停止時(shí)，輥道線可繼續(xù)完成輸送任務(wù)。

2.上位機(jī)人機(jī)界面軟件

上位機(jī)人機(jī)界面軟件采用的是西門(mén)子公司的WINCC V5.1，該系統(tǒng)功能強(qiáng)大，是在生產(chǎn)和過(guò)程自動(dòng)化中解決可視化和控制任務(wù)的工業(yè)技術(shù)中性系統(tǒng)。它提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、消息、歸檔以及報(bào)表的功能模板。高性能的過(guò)程耦合、快速的畫(huà)面更新以及可靠的數(shù)據(jù)使其具有高度的適用性。

通過(guò)人機(jī)界面，可以有效地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障報(bào)警等功能。我們可以在中控室的上位機(jī)PG670上清楚地看到整條線的運(yùn)行情況，看到各執(zhí)行元件和位置傳感器的工作狀態(tài)。通過(guò)編輯各種報(bào)警消息，可以對(duì)設(shè)備運(yùn)行中的故障即時(shí)報(bào)警提示。

3.PROTOOL組態(tài)軟件

由于PROTOOL能夠集成到SIMATICSTEP7組態(tài)軟件中，這樣將允許STEP7的符號(hào)和數(shù)據(jù)塊作為PROTOOL中的變量，所以在本生產(chǎn)線的所有現(xiàn)場(chǎng)操作界面上（OP270）均用PROTOOL軟件。

在輥道線系統(tǒng)中所有的手動(dòng)控制均用現(xiàn)場(chǎng)的OP270操作面板通過(guò)改變PROTOOL中的變量狀態(tài)連接到PLC中來(lái)實(shí)現(xiàn)，并能作出友好的可視性現(xiàn)場(chǎng)畫(huà)面以及即時(shí)的報(bào)警信息。

五、結(jié)論

該線運(yùn)行一年以來(lái)，除了更換了一個(gè)輸出點(diǎn)外，基本沒(méi)有出現(xiàn)大的電控故障，這不僅說(shuō)明西門(mén)子電控元件的高性能和可靠性，同時(shí)，說(shuō)明軟、硬件的組態(tài)也較為出色。

（作者單位：山東科技職業(yè)學(xué)院，山東 濰坊 261053）